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中南民大楊應奎團隊在聚合物基能源材料領域取得系列進展

來源：中南民族大學      2022-07-13
導讀：為應對全球能源危機和生態環境污染的嚴峻挑戰、賦能綠水青山和達成碳中和目標，能源是主戰場，電力是主力軍，電化學能源是其重要載體。其中，電極材料決定著電化學能源的服役性能與成本效益，目前以金屬化合物、貴金屬等非有機材料為主，其未來面臨能量受限、資源枯竭、成本高、回收難等挑戰。以有機聚合物為電極材料兼具資源豐富、結構可調、理論容量高、成本低、易回收、可再生等優點，但仍存在導電性差、實際容量小、輸出電壓低、穩定性差等問題，難以滿足器件高能量、大功率、長循環的應用要求。近年來，中南民族大學化材學院楊應奎教授團隊針對上述問題展開系統研究，在聚合物基能源材料領域取得了重要進展。
團隊創新成果主要包括三方面：一、本征型聚合物電極材料：通過調節活性中心（Mater. Today 2021, 50, 170; 影響因子IF 26.9）和鏈結構（Energy Environ. Mater. 2022, DOI: 10.1002/eem2.12275; IF 13.4），結合Clar芳香理論（J. Mater. Chem. A 2021, 9, 20985; IF 14.5）調制電子效應（Nano Energy 2020, 70, 104525; IF 19.1），調控拓撲結構（Renew.Sustain. Energy Rev. 2021, 147, 111247; IF 16.8）和聚集結構（ACS Nano 2020, 14, 14675; IF 18.0），協同提高正極電壓、反應活性和能量密度，并闡述了本征結構與性能之間的構效關系（Adv. Sci. 2022, 9, 2103798; IF 17.5）。二、復合型聚合物電極材料：通過原位聚合方法提高碳納米相的分散性、相容性和載荷轉移能力（J. Mater. Chem. A 2022, 10, 5918），提出了“原位反應成核”誘發形成核殼異質結（J. Mater. Chem. A 2021, 9, 6962）、納米雜化串晶（J. Mater. Chem. A 2021, 9, 10652）和三明治夾芯結構（Energy Environ. Mater. 2022, DOI: 10.1002/eem2.12399），構建三維電子/離子傳導網絡（Chem. Eng. J. 2022, 449, 137858;IF 16.7），充分暴露活性位點（J. Mater. Chem. A 2020, 8, 5882），調諧儲能機制（Chem. Eng. J. 2020, 401, 126031），繼而提高電極導電性、實際容量和循環性能。三、聚合物衍生納米結構：通過空間限域聚合、軟模板反應調控納米結構和表/界面載荷輸運能力（Energy Environ. Sci. 2020,13, 1743; IF 39.7），調制電子結構提高能量轉換效率（Angew. Chem. Int. Ed. 2020,59, 1611; IF 16.8），結合化學摻雜與金屬單原子負載提高反應活性（Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2009197; IF 19.9），協力多元分級復合結構提高電池能量密度和服役穩定性（J. Mater. Chem. A 2021,9, 13001），為發展高性能、低成本的納米結構能源材料提供了新路徑和新觀點。

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TOP期刊封面亮點論文。化材學院供圖
據悉，楊應奎教授于2016年入職中南民族大學以來，帶領團隊獲批國家基金7項，并入選湖北省創新群體；以通訊作者在TOP期刊上發表SCI論文42篇，包括IF>10論文30篇、封面論文11篇，產生了較大的學術影響力。此外，聯合廣東企業創建石墨烯研發中心，組建了佛山“藍海人才計劃”創新創業團隊，新獲發明專利授權16項，完成技術轉化3項；依托團隊技術創立公司入選國家高新技術企業，開發了導電漿料、熱管理膜、光伏漿料和表面處理劑等系列新產品，產生了良好的經濟效益和社會效益。

參考資料：https://www.scuec.edu.cn/xww/info/1004/9980.htm

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